혈액 검사만으로 폐암 조기 진단한다

폐암 환자에게 안전하고 정확한 조기 진단방법 개발 

국제저명 학술지 ’Cancers’ 2021년 10월 온라인 발표

 폐암을 혈액 검사만으로 조기 진단할 수 있는 획기적인 방법이 개발됐다.

 고려대 구로병원 흉부외과 김현구 교수 연구팀(고려대 구로병원 흉부외과 김현구 교수, 고려대 바이오시스템의과학부 홍성회 교수, 고려대 BK21 정밀보건과학융합교육연구단 정혜선 연구교수, 고려대 부설 한국인공장기센터 최병현 연구교수)이 혈액 검사를 통해 폐암을 진단할 수 있는 ‘GCC2 바이오 마커’를 개발했다.

(왼쪽부터 김현구, 홍성회, 정혜선, 최병현 교수)

 폐암은 전 세계적으로 가장 높은 발병률과 사망률을 기록하고 있으며, 진단 시기에 따른 5년 생존율이 높지 않다. 생존율을 높이기 위해서는 조기 진단이 가장 효과적이다. 매년 폐암 검진 가이드라인을 권고하고 있지만, 흉부 X선, 저선량 컴퓨터 단층촬영 (low-dose computed tomography), 양전자방출 단층촬영 (positron emission tomography) 등은 비용이 많이 들 뿐만 아니라 방사선 노출 위험이 있어 반복해서 진행하기가 힘들다.

 폐암의 조기 진단을 위해서는 위험도가 낮은 혈액 등 액체생검과 바이오마커를 이용한 진단법이 절실하다. 이번 연구팀이 발굴한 GCC2 바이오 마커는 폐암의 조기 진단에 뛰어난 성능을 보일 뿐만 아니라 말초 혈액에서 얻을 수 있는 GCC2+ 엑소좀의 확인을 통해서 증상이 없는 사람들을 대상으로 기본 혈액 검사만으로도 빠른 폐암 진단의 가능성을 보여줬다. 특히 환자의 조직을 채취하여 검사하는 조직 생검 (tissue biopsy)이 불필요한 방법으로 환자가 폐암 진단을 위해 감수해야 하는 불편과 위험을 최소화할 수 있다. * GCC2+ 엑소좀(exosome) : GCC2가 발현되고 있는 엑소좀(50-150nm크기의 작은 소포체)

 세포가 분비하는 작은 소포체인 엑소좀은 세포의 다양한 세포물질을 포함하고 있다. 연구팀은 정상 및 비소세포폐암(NSCLC) 세포가 분비하는 엑소좀을 서로 구별하는 새로운 바이오마커 GCC2 단백질을 발굴했다. GCC2 단백질은 세포내 골지체 (Gogi Apparatus)에 존재하는 막 단백질로써, 세포내 수송 역할을 수행한다. 해당 마커는 단백체 분석을 통해 폐암 세포주에서만 검출되었고, 폐암 병기 진행에 따라 증가하는 추세를 보였다. 따라서 폐암 병기 초기 단계에서 유의성 있게 높은 발현증가를 보여 폐암 진단에 탁월한 성능을 보였다.

 폐암 초기(병기1기) 비소세포폐암 환자 혈장으로부터 분비된 엑소좀의 GCC2 단백질 발현양은 건강한 대조군보다 유의하게 높았다. 연구팀은 수신자 작동 특성 곡선(receiver operating characteristic curve, ROC curve)을 통해 엑소좀 GCC2의 진단 민감도(sensitivity) 와 특이도(specificity)를 진단한 결과 각각 90%와 75%로 나타났다. ROC 값 0.844는 GCC2 단백질이 정상 및 폐암 세포에서 분비된 엑소좀을 효과적으로 구별할 수 있다는 뜻이며, GCC2가 비소세포폐암를 조기에 진단할 수 있는 바이오마커임을 증명한다.

 이번 연구는 고려대학교 연구중심병원 사업 및 바이오의료기술개발 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 논문은 한국시간 10월 31일에 종양학(oncology) 분야의 우수한 학술지인 ‘cancers’ 온라인판에 게재되었다.

[그림1] 세포주에서 얻은 엑소좀의 특성 분석 (western blotting, 전자현미경, NTA) 및 단백체 분석을 통해 선정한 바이오 마커 GCC2의 발현량을 엑소좀에서 확인한 결과 정상세포주인 HPAEpiC에서는 검출되지 않고 폐암세포주에서만 검출되는 것을 확인하였다.

[그림2] 환자 혈장에서 엑소좀 마커인 CD63과 GCC2의 발현량을 비교한 결과 폐암 병기가 진행될수록 GCC2의 발현량이 증가하는 것을 확인하였고, ROC 분석 결과 T1aN0-T1bN0 (stage1) 폐암 환자를 대상으로 한 ROC 분석 결과는 민감도 90%, 특이도 75%로 조기 진단 마커로의 우수성을 확인하였다.